TBM豆砾石回填灌浆施工技术

摘要随着国民经济和工程建设的发展,我国越来越多的长大隧道工程必将采用TBM施工,豆砾石回填灌浆是双护盾TBM施工的主要施工环节之一,根据甘肃省引洮供水一期工程总干渠9#隧洞的双护盾施工,阐述豆砾石回填灌浆施工技术,以期对类似工程有参考价值。

关键词TBM;豆砾石;双护盾;回填灌浆

中图分类号TU7文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0040-01

1工程概述

甘肃省引洮供水一期工程总干渠9#隧洞工程区位于甘肃省定西市境内,隧洞全长18275m,设计纵坡为1/1650,横断面型式为圆型,开挖直径5.75m,衬砌厚度280mm,净断面尺寸(直径)为4.96m,预制衬砌背后与围岩之间的顶部空腔180mm,侧拱部空腔115mm,底拱部空腔50mm。本隧洞工程采用双护盾TBM施工,由掘进、预制管片衬砌、豆砾石回填灌浆三大工作环节组成,豆砾石回填灌浆是其中的一个重要环节,其实施采用梯形对称灌注法。

2施工程序

1)作业流程。TBM掘进预制衬砌管片背后与围岩面360°范围内的豆砾石回填灌浆和砂浆回填。作业流程为:豆砾石回填衬砌管片勾缝、非灌浆孔封堵底拱灌注砂浆灌注水泥浆封堵灌浆孔质量检验补灌重新质检合格。2)预留孔编号。为了方便施工组织、工程量统计,按TBM掘进方向,对衬砌管片上预留的9个孔(工作孔)按顺时针方向进行编号见图1。

3施工作业

3.1豆砾石回填

1)起始环回填(豆砾石、砂浆)。起始环回填是豆砾石回填灌浆的基础,根据现场施工实际情况,当预制管片衬砌达到5环时,从第一环进行两侧、顶拱270°的范围豆砾石回填,底拱砂浆回填在完成第17或18环预制管片衬砌后进行,从第一环进行砂浆灌注。2)豆砾石回填。豆砾石回填是在起始环回填(砂浆、豆砾石)的基础上进行,在预制管片衬砌完毕脱离护盾后立即进行,管片外侧与围岩之间的空腔应充填密实,豆砾石的预压坚持“脱离护盾一环就必须回填一环”的原则进行。豆砾石回填是在两侧拱上部、顶拱部预制管片中的预留孔(灌注孔)进行回填。①两侧拱豆砾石回填。在灌注时为防止产生偏压使管片发生错台或损坏,必须做到自下而上。单机工作、交叉对称灌注。具体方法:将联接喷豆砾石管道的喷头先、后装入两侧拱的预留孔D1孔、C2孔灌注(见图1),当观察到从第三环的D2-C1排孔有豆砾石滑出时停止灌注,取下喷头将D1―C2孔封堵,完成一次两侧拱的豆砾石回填。依次配合掘进、衬砌向前推进。在灌注豆砾石的过程中要注意观察两侧拱下部C1、D2孔,如有豆砾石滑出要及时封堵。②顶拱部豆砾石回填。在滞后两侧拱豆砾石灌注部位5环后实施。具体方法:将联接喷豆砾石管道的喷头先、后装入顶拱部的预留孔B1―B3孔灌注(见图2),当豆砾石工感觉到管道内没有豆砾石流动时停止灌注,取下喷头将B1、B3孔封堵。然后同法灌注、封堵顶拱部B2孔。依次将D1―C2―B1―B3―B2孔灌注,完成一个循环的豆砾石回填。

图1预制管片衬砌预留孔及豆砾石回填示意图

3.2管片勾缝

为保持预制管片衬砌整体结构稳定、防止在灌注水泥浆时漏浆。预制管片衬砌之间预埋膨胀止水条环向形成的接缝,要及时用微膨胀砂浆勾缝。尤其是底拱部勾缝必须密实,其在预制管片衬砌完成后实施,为保证质量,必要时使用速凝砂浆勾缝,即在原施工配合比的基础上建议添加水泥用量2%的速凝剂。两侧、顶拱部预制管片接缝勾缝在TBM后部适当平台实施。

3.3非灌浆孔封堵

豆砾石回填灌浆的效果受到豆砾石空隙率、浆液渗透能力、灌浆压力、串浆等因素的影响,该方案提出在灌浆前有序的将预制管片上的部分预留孔用砂浆封堵。即确定为非灌浆孔,封堵孔(见图2)所示,底拱在预制管片衬砌完成后就将A1、A2孔交叉封堵;两侧拱部的C1、C2、D1、D2排孔隔一孔封堵三孔;顶拱部的B1、B2、B3隔一孔封堵五孔。

3.4管片修补

预制管片在衬砌过程中、掘进预制管片受力时、结构围岩扰动等原因使预制管片延接缝周边会受到一些损伤,在封堵灌浆孔的同时将破损管片修补,修补表面要光洁平整,凝固强度要达到预制管片的设计强度。

3.5底拱90°范围砂浆回填

底拱90°范围内砂浆回填是从起始环开始的,灌注时启动砂浆泵将砂浆压送经管道到底拱回填部位。A1―A2孔交叉灌注,当发现砂浆串到第五环的A1或A2孔时停止灌注。灌注完毕用封孔砂浆及时把灌浆孔封堵。

3.6两侧、顶拱270°水泥浆灌注

水泥浆灌注的顺序为:自下而上、对称(起始灌浆采用双机)和交叉对称(起始灌浆完成后侧、顶拱灌浆分别采用单机)灌注,按非灌浆孔封堵示意图2所示依序灌注。灌注完成后按非灌浆孔封堵的施工配合比制拌的砂浆实施封堵灌浆孔。

图2预制管片非灌浆孔封堵示意图

3.7质量检验

该方案的质量检查是采用取芯、压浆和压水方法进行检验,根据规范规定、检验频率进行检验。

3.8补灌

受不良地质等因素的影响,在单元回填灌浆完成后质量检验发现部位不合格必须补灌,补灌应在钻孔取芯或压水部位的前后15环内进行。

3.9重新质量检验

补灌28天后,在补灌位置前后10m范围内由监理工程师指定位置重新钻孔取芯样试验或压水试验,直至该洞段灌浆达到合格标准。

4结论

1)灌浆过程必须具有连续性,因故中断应及时恢复灌浆,中断时间大于30min时。2)当结构围岩扰动有塌方发生时,豆砾石回填量减少、吃浆增大的情况下,可适当提高灌浆压力,使水泥浆液穿透结构围岩空隙,以提高结石强度。3)当结构围岩有富水发生时,可适当提高水泥浆的密度,以增强抗离析能力、降低水泥浆的损耗。4)当发现有山体裂隙、溶洞情况时,砂浆回填是很有效的办法。

参考文献

[1]崔东.公路长隧洞,TBM(岩石隧洞掘进机)开挖施工技术分析与探讨[J].科技信息,2008,27.

[2]乔世珊,茅承觉,刘春等.全断面岩石掘进机[M].北京:石油工业出版社,2005,8.

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